JP3492594B2 - 半導体モジュール - Google Patents
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力増幅用半導体
素子を用いた高周波電力増幅器モジュール等の半導体モ
ジュールに関するものであり、特に、放熱効果の高い半
導体モジュールに関するものである。
素子を用いた高周波電力増幅器モジュール等の半導体モ
ジュールに関するものであり、特に、放熱効果の高い半
導体モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話を始めとする通信機器、
いわゆる移動体通信端末の普及が著しいが、この移動体
通信端末の普及とともに、これらの機器に使用されるマ
イクロ波帯の高周波電力増幅モジュールヘの需要が高ま
っている。
いわゆる移動体通信端末の普及が著しいが、この移動体
通信端末の普及とともに、これらの機器に使用されるマ
イクロ波帯の高周波電力増幅モジュールヘの需要が高ま
っている。
【0003】上記半導体モジュールとしての高周波電力
増幅器モジュールは、マイクロストリップラインが形成
された下部誘電体層基板上に、電力増幅用半導体素子と
抵抗及び容量等のチップ部品とが実装された高周波電力
増幅器である。ここで、マイクロストリップラインと
は、下部誘電体層基板の下面に金属が全面に蒸着された
グランドメタルパターンを有するとともに、下部誘電体
層基板の上面には導体線路である配線パターンが張り巡
らされたメタルパターンをいう。したがって、グランド
メタルパターンは、メタルパターンの特別なものであっ
て、パターンが形成されずに金属が全面蒸着されかつ接
地にために使用されるものをいう。
増幅器モジュールは、マイクロストリップラインが形成
された下部誘電体層基板上に、電力増幅用半導体素子と
抵抗及び容量等のチップ部品とが実装された高周波電力
増幅器である。ここで、マイクロストリップラインと
は、下部誘電体層基板の下面に金属が全面に蒸着された
グランドメタルパターンを有するとともに、下部誘電体
層基板の上面には導体線路である配線パターンが張り巡
らされたメタルパターンをいう。したがって、グランド
メタルパターンは、メタルパターンの特別なものであっ
て、パターンが形成されずに金属が全面蒸着されかつ接
地にために使用されるものをいう。
【0004】この高周波電力増幅器は、携帯電話等の移
動体通信機器の送信部に用いられ、その形状や電力効率
等の性能は、通信機器の大きさや通話時間の長さを決定
する。
動体通信機器の送信部に用いられ、その形状や電力効率
等の性能は、通信機器の大きさや通話時間の長さを決定
する。
【0005】ところで、近年、ディジタル通信方式の普
及に伴い電力増幅の特性に直線性が要求されるようにな
ったため、非線形歪の多いC級増幅が使用できなくな
り、AB級電力増幅を使用せざるを得なくなってきた。
及に伴い電力増幅の特性に直線性が要求されるようにな
ったため、非線形歪の多いC級増幅が使用できなくな
り、AB級電力増幅を使用せざるを得なくなってきた。
【0006】上記AB級電力増幅の電力効率は低く、携
帯電話における実績値は概ね30〜40%程度である。
つまり、無効電力の割合が60〜70%と大きく、その
結果、電力増幅器からは多量な熱が発生する。そして、
この発生した熱が十分に放熱されないと、性能の劣化、
寿命の低下又は熱破壊を招く。
帯電話における実績値は概ね30〜40%程度である。
つまり、無効電力の割合が60〜70%と大きく、その
結果、電力増幅器からは多量な熱が発生する。そして、
この発生した熱が十分に放熱されないと、性能の劣化、
寿命の低下又は熱破壊を招く。
【0007】このような事態を防ぐためには、放熱性の
改善が非常に重要になってくる。これまでの放熱性改善
のための具体的手法として、次のような方法があった。
改善が非常に重要になってくる。これまでの放熱性改善
のための具体的手法として、次のような方法があった。
【0008】例えば、前記図6及び図7に示すように、
高周波電力増幅器モジュール50の下部誘電体層基板5
6には、上面全体に上面グランドメタルパターン54が
形成される一方、下面全体に下面グランドメタルパター
ン58が形成される。
高周波電力増幅器モジュール50の下部誘電体層基板5
6には、上面全体に上面グランドメタルパターン54が
形成される一方、下面全体に下面グランドメタルパター
ン58が形成される。
【0009】また、下部誘電体層基板56の側面には金
等で塗布された端面ビアホール63が形成されており、
この端面ビアホール63によって上記上面グランドメタ
ルパターン54と下面グランドメタルパターン58とが
接続されている。
等で塗布された端面ビアホール63が形成されており、
この端面ビアホール63によって上記上面グランドメタ
ルパターン54と下面グランドメタルパターン58とが
接続されている。
【0010】また、電力増幅用半導体素子55の直下に
はビアホール57…が形成されており、同様に、このビ
アホール57によって上面グランドメタルパターン54
と下面グランドメタルパターン58とが接続されてい
る。
はビアホール57…が形成されており、同様に、このビ
アホール57によって上面グランドメタルパターン54
と下面グランドメタルパターン58とが接続されてい
る。
【0011】一方、上部誘電体層基板52には金属カバ
ー51との接続用としてメタルパターンエリア60が設
けられており、このメタルパターンエリア60は、端面
ビアホール62により下部誘電体層基板56上の上面グ
ランドメタルパターン54と接続されている。
ー51との接続用としてメタルパターンエリア60が設
けられており、このメタルパターンエリア60は、端面
ビアホール62により下部誘電体層基板56上の上面グ
ランドメタルパターン54と接続されている。
【0012】さらに、上記上部誘電体層基板52の上面
には伝送線路53とキャビティ59とが形成されてい
る。
には伝送線路53とキャビティ59とが形成されてい
る。
【0013】そして、前記電力増幅用半導体素子55
が、キャビティ59の中に収められ、かつ下部誘電体層
基板56の上面に形成された上面グランドメタルパター
ン54に実装されている。
が、キャビティ59の中に収められ、かつ下部誘電体層
基板56の上面に形成された上面グランドメタルパター
ン54に実装されている。
【0014】上記電力増幅用半導体素子55の図示しな
い信号パッド及びGNDパッドは、それぞれ伝送線路5
3及び上面グランドメタルパターン54へワイヤにより
接続されている。
い信号パッド及びGNDパッドは、それぞれ伝送線路5
3及び上面グランドメタルパターン54へワイヤにより
接続されている。
【0015】一方、金属カバー51には、図6に示すよ
うに、爪部61が形成されており、上部誘電体層基板5
2上に設けられているメタルパターンエリア60に半田
等を用いて接続される。なお、金属カバー51には、金
属カバー51と伝送線路53との接触を避けるために切
り欠き部66が設けられている。
うに、爪部61が形成されており、上部誘電体層基板5
2上に設けられているメタルパターンエリア60に半田
等を用いて接続される。なお、金属カバー51には、金
属カバー51と伝送線路53との接触を避けるために切
り欠き部66が設けられている。
【0016】上記従来の高周波電力増幅器モジュール5
0では、図7に示すように、電力増幅用半導体素子55
から発生した熱は、一つの経路として、直下にあるビア
ホール57を経由して下面グランドメタルパターン58
に伝わる。
0では、図7に示すように、電力増幅用半導体素子55
から発生した熱は、一つの経路として、直下にあるビア
ホール57を経由して下面グランドメタルパターン58
に伝わる。
【0017】また、別の放熱経路として、図8に示すよ
うに、電力増幅用半導体素子55から発生した熱が上面
グランドメタルパターン54に伝わり、端面ビアホール
62及びメタルパターンエリア60を経由して、爪部6
1・61から金属カバー51に伝わり、外部に放熱され
る。
うに、電力増幅用半導体素子55から発生した熱が上面
グランドメタルパターン54に伝わり、端面ビアホール
62及びメタルパターンエリア60を経由して、爪部6
1・61から金属カバー51に伝わり、外部に放熱され
る。
【0018】ここで、金属カバーを用いた放熱に関する
他の従来例として、例えば、特開平8−148597号
公報に開示された半導体モジュールがある。
他の従来例として、例えば、特開平8−148597号
公報に開示された半導体モジュールがある。
【0019】上記公報の半導体モジュール70は、図9
(a)(b)に示すように、モジュール基板71と、こ
のモジュール基板71の表面に実装された図示しない半
導体素子と、この半導体素子が実装されたモジュール基
板71の表面を覆うキャップ72とを具備し、このキャ
ップ72は、モジュール基板71の一対の対向する側面
において、モジュール基板71の裏面を越えるように形
成された突出部73…を有している。また、モジュール
基板71の各辺には凹型の窪み74…が形成されてお
り、その側面部には金等の導電性材料が塗布され、この
導電性材料によって、モジュール基板71表面のメタル
パターンとモジュール基板71裏面のメタルパターンと
を接続している。
(a)(b)に示すように、モジュール基板71と、こ
のモジュール基板71の表面に実装された図示しない半
導体素子と、この半導体素子が実装されたモジュール基
板71の表面を覆うキャップ72とを具備し、このキャ
ップ72は、モジュール基板71の一対の対向する側面
において、モジュール基板71の裏面を越えるように形
成された突出部73…を有している。また、モジュール
基板71の各辺には凹型の窪み74…が形成されてお
り、その側面部には金等の導電性材料が塗布され、この
導電性材料によって、モジュール基板71表面のメタル
パターンとモジュール基板71裏面のメタルパターンと
を接続している。
【0020】この凹型の窪み74…には、上記キャップ
72に設けられた突出部73…が接合され、各突出部7
3…は、下方に設けられた図示しないマザーボード基板
に接触して電気的に接続されている。
72に設けられた突出部73…が接合され、各突出部7
3…は、下方に設けられた図示しないマザーボード基板
に接触して電気的に接続されている。
【0021】以上の構成により、半導体モジュール70
の内部で発生した熱を、キャップ72を介してマザーボ
ード基板に逃すことができるため、放熱性を向上させる
ことができるようになっている。
の内部で発生した熱を、キャップ72を介してマザーボ
ード基板に逃すことができるため、放熱性を向上させる
ことができるようになっている。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体モジュールでは、金属カバー51又はキャッ
プ72と上面グランドメタルパターン54又は表面のメ
タルパターンとが接続されている部分は金属カバー51
に形成された爪部61・61又は突出部73…のみであ
り、接触している面積が少ない。
来の半導体モジュールでは、金属カバー51又はキャッ
プ72と上面グランドメタルパターン54又は表面のメ
タルパターンとが接続されている部分は金属カバー51
に形成された爪部61・61又は突出部73…のみであ
り、接触している面積が少ない。
【0023】そのため、半導体素子から発生する熱が効
率的に金属カバーに伝わらないという問題点を有してい
る。
率的に金属カバーに伝わらないという問題点を有してい
る。
【0024】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、放熱性に優れた半導体モ
ジュールを提供することにある。
たものであって、その目的は、放熱性に優れた半導体モ
ジュールを提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体モジュー
ルは、上記課題を解決するために、半導体素子と、上記
半導体素子を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記
半導体素子を収容するための収容貫通穴を有して上記下
部誘電体層基板上に設けられる上部誘電体層基板と、こ
れら半導体素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバ
ーとを有する一方、上記下部誘電体層基板の表面には、
半導体素子の入力及び出力信号を引き出すための配線層
と、上記配線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板
の表面を覆う被覆されない導電性配線層とが設けられた
半導体モジュールにおいて、上記上部誘電体層基板の外
周形状は、下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない
導電性配線層の外周形状に対して上記導電性カバーの厚
み分以上に小さく形成されている一方、上記導電性カバ
ーは、下部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線
層に略全周囲にわたって直接接触されていることを特徴
としている。
ルは、上記課題を解決するために、半導体素子と、上記
半導体素子を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記
半導体素子を収容するための収容貫通穴を有して上記下
部誘電体層基板上に設けられる上部誘電体層基板と、こ
れら半導体素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバ
ーとを有する一方、上記下部誘電体層基板の表面には、
半導体素子の入力及び出力信号を引き出すための配線層
と、上記配線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板
の表面を覆う被覆されない導電性配線層とが設けられた
半導体モジュールにおいて、上記上部誘電体層基板の外
周形状は、下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない
導電性配線層の外周形状に対して上記導電性カバーの厚
み分以上に小さく形成されている一方、上記導電性カバ
ーは、下部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線
層に略全周囲にわたって直接接触されていることを特徴
としている。
【0026】上記の発明によれば、半導体モジュールに
は、半導体素子と、上記半導体素子を表面に実装する下
部誘電体層基板と、上記半導体素子を収容するための収
容貫通穴を有して上記下部誘電体層基板上に設けられる
上部誘電体層基板と、これら半導体素子及び上部誘電体
層基板を覆う導電性カバーとを有する一方、上記下部誘
電体層基板の表面には、半導体素子の入力及び出力信号
を引き出すための配線層と、上記配線層とは絶縁されか
つこの下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない導電
性配線層とが設けられている。
は、半導体素子と、上記半導体素子を表面に実装する下
部誘電体層基板と、上記半導体素子を収容するための収
容貫通穴を有して上記下部誘電体層基板上に設けられる
上部誘電体層基板と、これら半導体素子及び上部誘電体
層基板を覆う導電性カバーとを有する一方、上記下部誘
電体層基板の表面には、半導体素子の入力及び出力信号
を引き出すための配線層と、上記配線層とは絶縁されか
つこの下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない導電
性配線層とが設けられている。
【0027】ところで、従来の半導体モジュールにおい
ては、導電性カバーの導電性配線層への接触面積が少な
いために、熱拡散効率が悪いという問題点を有してい
た。
ては、導電性カバーの導電性配線層への接触面積が少な
いために、熱拡散効率が悪いという問題点を有してい
た。
【0028】そこで、本発明では、導電性カバーは、下
部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全
周囲にわたって直接接触されている。また、上部誘電体
層基板の外周形状は、下部誘電体層基板の表面を覆う被
覆されない導電性配線層の外周形状に対して上記導電性
カバーの厚み分以上に小さく形成されている。
部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全
周囲にわたって直接接触されている。また、上部誘電体
層基板の外周形状は、下部誘電体層基板の表面を覆う被
覆されない導電性配線層の外周形状に対して上記導電性
カバーの厚み分以上に小さく形成されている。
【0029】このため、導電性カバーの導電性配線層へ
の接触面積が増加し、半導体素子から発生する熱を広範
囲の導電性配線層を通して導電性カバーに逃すことがで
きる。
の接触面積が増加し、半導体素子から発生する熱を広範
囲の導電性配線層を通して導電性カバーに逃すことがで
きる。
【0030】すなわち、導電性カバーの導電性配線層へ
の接触が少ない場合には、半導体素子からの伝熱は、導
電性カバーへの対流又は輻射によって行われ、伝導に比
較して効率が悪い。
の接触が少ない場合には、半導体素子からの伝熱は、導
電性カバーへの対流又は輻射によって行われ、伝導に比
較して効率が悪い。
【0031】そこで、熱伝導率の高い導電性配線層の広
範囲を通して導電性カバーに熱を効率的に逃がすことに
より、導電性カバーからの高い放熱効果を得ることがで
きる。
範囲を通して導電性カバーに熱を効率的に逃がすことに
より、導電性カバーからの高い放熱効果を得ることがで
きる。
【0032】したがって、放熱性に優れた半導体モジュ
ールを提供することができる。
ールを提供することができる。
【0033】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができる。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができる。
【0034】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、半導体素子と、上記半導体素子
を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子
を収容するための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層
基板上に設けられる上部誘電体層基板と、これら半導体
素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有す
る一方、上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子
の入力及び出力信号を引き出すための配線層と、上記配
線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆
う導電性配線層とが設けられた半導体モジュールにおい
て、上記導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有して
いることを特徴としている。
課題を解決するために、半導体素子と、上記半導体素子
を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子
を収容するための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層
基板上に設けられる上部誘電体層基板と、これら半導体
素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有す
る一方、上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子
の入力及び出力信号を引き出すための配線層と、上記配
線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆
う導電性配線層とが設けられた半導体モジュールにおい
て、上記導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有して
いることを特徴としている。
【0035】上記の発明によれば、導電性カバーは、フ
ィン状の凹凸形状を有している。
ィン状の凹凸形状を有している。
【0036】このため、フィン状の凹凸形状によって導
電性カバーの熱放散面積を増大することができるので、
放熱性に優れた半導体モジュールを提供することができ
る。
電性カバーの熱放散面積を増大することができるので、
放熱性に優れた半導体モジュールを提供することができ
る。
【0037】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができる。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができる。
【0038】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、半導体素子と、上記半導体素子
を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子
を収容するための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層
基板上に設けられる上部誘電体層基板と、これら半導体
素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有す
る一方、上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子
の入力及び出力信号を引き出すための配線層と、上記配
線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆
う被覆されない導電性配線層とが設けられた半導体モジ
ュールにおいて、上記上部誘電体層基板の外周形状は、
下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない導電性配線
層の外周形状に対して上記導電性カバーの厚み分以上に
小さく形成されている一方、上記導電性カバーは、下部
誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周
囲にわたって直接接触されているとともに、上記導電性
カバーは、フィン状の凹凸形状を有していることを特徴
としている。
課題を解決するために、半導体素子と、上記半導体素子
を表面に実装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子
を収容するための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層
基板上に設けられる上部誘電体層基板と、これら半導体
素子及び上部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有す
る一方、上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子
の入力及び出力信号を引き出すための配線層と、上記配
線層とは絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆
う被覆されない導電性配線層とが設けられた半導体モジ
ュールにおいて、上記上部誘電体層基板の外周形状は、
下部誘電体層基板の表面を覆う被覆されない導電性配線
層の外周形状に対して上記導電性カバーの厚み分以上に
小さく形成されている一方、上記導電性カバーは、下部
誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周
囲にわたって直接接触されているとともに、上記導電性
カバーは、フィン状の凹凸形状を有していることを特徴
としている。
【0039】上記の発明によれば、導電性カバーは、下
部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全
周囲にわたって直接接触されているとともに、上記導電
性カバーは、フィン状の凹凸形状を有している。また、
上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基板の表
面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に対して
上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成されてい
る。
部誘電体層基板の表面に設けられた導電性配線層に略全
周囲にわたって直接接触されているとともに、上記導電
性カバーは、フィン状の凹凸形状を有している。また、
上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基板の表
面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に対して
上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成されてい
る。
【0040】このため、導電性カバーが、下部誘電体層
基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわた
って直接接触されていることによって、導電性カバーの
導電性配線層への接触面積が増加し、半導体素子から発
生する熱を導電性配線層を介して逃すことができるの
で、熱伝導率の高い導電性配線層を介して導電性カバー
に熱を効率的に逃がすことにより、導電性カバーからの
高い放熱効果を得ることができる。
基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわた
って直接接触されていることによって、導電性カバーの
導電性配線層への接触面積が増加し、半導体素子から発
生する熱を導電性配線層を介して逃すことができるの
で、熱伝導率の高い導電性配線層を介して導電性カバー
に熱を効率的に逃がすことにより、導電性カバーからの
高い放熱効果を得ることができる。
【0041】また、フィン状の凹凸形状によって、導電
性カバーの熱放散面積を増大することができる。
性カバーの熱放散面積を増大することができる。
【0042】この結果、さらに、放熱性に優れた半導体
モジュールを提供することができる。
モジュールを提供することができる。
【0043】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子の動
作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高
いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、
半導体素子の使用温度範囲の拡大を確実に実現すること
ができる。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子の動
作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高
いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、
半導体素子の使用温度範囲の拡大を確実に実現すること
ができる。
【0044】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、下部誘電体層基板に形成された配線層は被覆さ
れない導電性にてなるとともに、導電性カバーには、こ
の導電性カバーと下部誘電体層基板の配線層との接触を
回避する切り欠き部が形成されていることを特徴として
いる。
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、下部誘電体層基板に形成された配線層は被覆さ
れない導電性にてなるとともに、導電性カバーには、こ
の導電性カバーと下部誘電体層基板の配線層との接触を
回避する切り欠き部が形成されていることを特徴として
いる。
【0045】上記の発明によれば、下部誘電体層基板に
形成された配線層は被覆されない導電性配線層にてなる
とともに、導電性カバーには、この導電性カバーと下部
誘電体層基板の配線層との接触を回避する切り欠き部が
形成されている。
形成された配線層は被覆されない導電性配線層にてなる
とともに、導電性カバーには、この導電性カバーと下部
誘電体層基板の配線層との接触を回避する切り欠き部が
形成されている。
【0046】このため、導電性カバーに形成されたこの
切り欠き部によって、導電性カバーと下部誘電体層基板
の被覆されない導電性にてなる配線層との接触による電
気的短絡を防止することができる。
切り欠き部によって、導電性カバーと下部誘電体層基板
の被覆されない導電性にてなる配線層との接触による電
気的短絡を防止することができる。
【0047】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、導電性配線層は、下部誘電体層基板の上面にお
ける略全面に金属が蒸着されてなりかつ半導体素子を接
地させるためのグランドメタルパターンとして形成され
ていることを特徴としている。
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、導電性配線層は、下部誘電体層基板の上面にお
ける略全面に金属が蒸着されてなりかつ半導体素子を接
地させるためのグランドメタルパターンとして形成され
ていることを特徴としている。
【0048】上記の発明によれば、導電性配線層は、下
部誘電体層基板の上面における略全面に金属が蒸着され
てなりかつ半導体素子を接地させるためのグランドメタ
ルパターンとして形成されている。
部誘電体層基板の上面における略全面に金属が蒸着され
てなりかつ半導体素子を接地させるためのグランドメタ
ルパターンとして形成されている。
【0049】このため、導電性カバーをこのグランドメ
タルパターンに接触させることによって、導電性カバー
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子の静電気対策がより強化される。
タルパターンに接触させることによって、導電性カバー
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子の静電気対策がより強化される。
【0050】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、導電性カバーには、放熱性の良い例えば黒色等
の色彩が施されていることを特徴としている。
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、導電性カバーには、放熱性の良い例えば黒色等
の色彩が施されていることを特徴としている。
【0051】上記の発明によれば、導電性カバーには、
放熱性の良い例えば黒色等の色彩が施されている。
放熱性の良い例えば黒色等の色彩が施されている。
【0052】このため、導電性カバーの放熱効果を向上
させることができる。
させることができる。
【0053】また、本発明の半導体モジュールは、上記
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、半導体モジュールは、高周波電力用半導体素子
を搭載した高周波電力増幅器モジュールであることを特
徴としている。
課題を解決するために、上記記載の半導体モジュールに
おいて、半導体モジュールは、高周波電力用半導体素子
を搭載した高周波電力増幅器モジュールであることを特
徴としている。
【0054】上記の発明によれば、半導体モジュール
は、高周波電力用半導体素子を搭載した高周波電力増幅
器モジュールである。
は、高周波電力用半導体素子を搭載した高周波電力増幅
器モジュールである。
【0055】このため、発熱が大きく、放熱が限られて
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュールに特に有用となる。
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュールに特に有用となる。
【0056】
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1ないし図3に基づい
て説明すれば、以下の通りである。
て説明すれば、以下の通りである。
【0057】本実施の形態の半導体モジュールとしての
高周波電力増幅器モジュールは、例えば、携帯電話を始
めとする通信機器、いわゆる移動体通信端末等の機器に
使用されるマイクロ波帯の高周波電力増幅器モジュール
である。
高周波電力増幅器モジュールは、例えば、携帯電話を始
めとする通信機器、いわゆる移動体通信端末等の機器に
使用されるマイクロ波帯の高周波電力増幅器モジュール
である。
【0058】上記高周波電力増幅器モジュール10は、
図1に示すように、電力増幅用の半導体素子5と、銅や
アルミニウム等の熱伝導性に優れた導電性材料にて加工
された導電性カバーとしての金属カバー1と、上部誘電
体層基板2と、下部誘電体層基板6とを有している。
図1に示すように、電力増幅用の半導体素子5と、銅や
アルミニウム等の熱伝導性に優れた導電性材料にて加工
された導電性カバーとしての金属カバー1と、上部誘電
体層基板2と、下部誘電体層基板6とを有している。
【0059】上記の上部誘電体層基板2及び下部誘電体
層基板6の材質としては、例えばガラスセラミック、ア
ルミナ、窒化アルミ、テフロン、エポキシ樹脂等の絶縁
材料を用いることができる。
層基板6の材質としては、例えばガラスセラミック、ア
ルミナ、窒化アルミ、テフロン、エポキシ樹脂等の絶縁
材料を用いることができる。
【0060】上記の下部誘電体層基板6には、中央位置
に半導体素子5が載置されるが、その下部には、図2に
も示すように、数カ所のビアホール7…がこの下部誘電
体層基板6を貫通して穿設されている。
に半導体素子5が載置されるが、その下部には、図2に
も示すように、数カ所のビアホール7…がこの下部誘電
体層基板6を貫通して穿設されている。
【0061】また、方形の下部誘電体層基板6には、略
上面全体に導電性配線層としての上面グランドメタルパ
ターン4が形成される。すなわち、上面グランドメタル
パターン4は、後述する下部誘電体層基板6における伝
送線路3・3を除き、下部誘電体層基板6の全面にベタ
の金属層として形成されている。
上面全体に導電性配線層としての上面グランドメタルパ
ターン4が形成される。すなわち、上面グランドメタル
パターン4は、後述する下部誘電体層基板6における伝
送線路3・3を除き、下部誘電体層基板6の全面にベタ
の金属層として形成されている。
【0062】なお、本実施の形態においては、上述した
ように、下部誘電体層基板6の上面には、略上面全体に
導電性配線層としての上面グランドメタルパターン4が
形成されているが、本発明においては、必ずしもこれに
限らず、金属配線がマイクロストリップライン等のメタ
ルパターンとして形成された導電性配線層であっても良
い。
ように、下部誘電体層基板6の上面には、略上面全体に
導電性配線層としての上面グランドメタルパターン4が
形成されているが、本発明においては、必ずしもこれに
限らず、金属配線がマイクロストリップライン等のメタ
ルパターンとして形成された導電性配線層であっても良
い。
【0063】一方、下部誘電体層基板6における下面全
面には下面グランドメタルパターン8が形成されてお
り、これら各上面グランドメタルパターン4及び下面グ
ランドメタルパターン8は、上記中央位置のビアホール
7と、この下部誘電体層基板6の側面に凹部として形成
された端面ビア13とにより電気的に接続されている。
すなわち、上面グランドメタルパターン4及び下面グラ
ンドメタルパターン8は、金、銀、銅、ニッケル、タン
グステン若しくはアルミニウム等の金属材料又はその合
金により下部誘電体層基板6における略全面に蒸着され
て形成されているとともに、上記ビアホール7及び端面
ビア13の壁面にも、金、銀等の同じ金属材料等が蒸着
されて形成されており、これによって、下部誘電体層基
板6の上面グランドメタルパターン4、端面ビア13及
び下面グランドメタルパターン8が電気的に接続され、
外部に対して接地電位のために出力可能となっている。
面には下面グランドメタルパターン8が形成されてお
り、これら各上面グランドメタルパターン4及び下面グ
ランドメタルパターン8は、上記中央位置のビアホール
7と、この下部誘電体層基板6の側面に凹部として形成
された端面ビア13とにより電気的に接続されている。
すなわち、上面グランドメタルパターン4及び下面グラ
ンドメタルパターン8は、金、銀、銅、ニッケル、タン
グステン若しくはアルミニウム等の金属材料又はその合
金により下部誘電体層基板6における略全面に蒸着され
て形成されているとともに、上記ビアホール7及び端面
ビア13の壁面にも、金、銀等の同じ金属材料等が蒸着
されて形成されており、これによって、下部誘電体層基
板6の上面グランドメタルパターン4、端面ビア13及
び下面グランドメタルパターン8が電気的に接続され、
外部に対して接地電位のために出力可能となっている。
【0064】また、上記下部誘電体層基板6における端
面ビア13・13とは異なる対辺側の中心位置には、上
面縁部及び側面部に配線層としての伝送線路3・3が形
成されている。そして、この伝送線路3・3も上記上面
グランドメタルパターン4と同じ金、銀、銅等の金属材
料等により形成されており、半導体素子5からの入力及
び出力信号を引き出すようになっている。なお、本実施
の形態では、伝送線路3・3は、被覆されていないが、
必ずしもこれに限らず、被覆されていても良い。
面ビア13・13とは異なる対辺側の中心位置には、上
面縁部及び側面部に配線層としての伝送線路3・3が形
成されている。そして、この伝送線路3・3も上記上面
グランドメタルパターン4と同じ金、銀、銅等の金属材
料等により形成されており、半導体素子5からの入力及
び出力信号を引き出すようになっている。なお、本実施
の形態では、伝送線路3・3は、被覆されていないが、
必ずしもこれに限らず、被覆されていても良い。
【0065】次に、上記下部誘電体層基板6の中央位置
には、前述したように、半導体素子5が載置されるとと
もに、その周りには、図1に示すように、この半導体素
子5の収納するための後述するキャビティ9を備えた上
部誘電体層基板2が設けられる。
には、前述したように、半導体素子5が載置されるとと
もに、その周りには、図1に示すように、この半導体素
子5の収納するための後述するキャビティ9を備えた上
部誘電体層基板2が設けられる。
【0066】すなわち、この上部誘電体層基板2は、前
述したように、ガラスセラミック等の絶縁材料にて形成
されているが、誘電体層としての機能を満たすために、
その厚みとしては、例えば約0.3mm以上とすること
が望ましいものとして設けられている。
述したように、ガラスセラミック等の絶縁材料にて形成
されているが、誘電体層としての機能を満たすために、
その厚みとしては、例えば約0.3mm以上とすること
が望ましいものとして設けられている。
【0067】また、上部誘電体層基板2の上面における
中央位置には、半導体素子5を収容するための収容貫通
穴としてのキャビティ(Cavity)9が、半導体素子5より
も少し大きい方形に穿設されている。
中央位置には、半導体素子5を収容するための収容貫通
穴としてのキャビティ(Cavity)9が、半導体素子5より
も少し大きい方形に穿設されている。
【0068】また、上部誘電体層基板2の上面には、互
いに反対側の側方へ延びる伝送線路3・3が形成されて
おり、これら伝送線路3・3は、さらに、上部誘電体層
基板2の側壁面に延び、その側壁面に沿って垂下してい
る。
いに反対側の側方へ延びる伝送線路3・3が形成されて
おり、これら伝送線路3・3は、さらに、上部誘電体層
基板2の側壁面に延び、その側壁面に沿って垂下してい
る。
【0069】その結果、上部誘電体層基板2における方
形のキャビティ9の中に半導体素子5が収められる一
方、下部誘電体層基板6の上面に形成された上面グラン
ドメタルパターン4等に接続されて実装されるものとな
っている。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、バン
プ等を用いて下部誘電体層基板6に直接フェースダウン
実装することも可能である。また、このようなベアチッ
プの実装をした場合には、外部からのストレスに対する
信頼性の向上を図るために、例えば、シリコン樹脂やエ
ポキシ樹脂等の樹脂ポッティング材にて封止するのが望
ましい。
形のキャビティ9の中に半導体素子5が収められる一
方、下部誘電体層基板6の上面に形成された上面グラン
ドメタルパターン4等に接続されて実装されるものとな
っている。なお、必ずしもこれに限らず、例えば、バン
プ等を用いて下部誘電体層基板6に直接フェースダウン
実装することも可能である。また、このようなベアチッ
プの実装をした場合には、外部からのストレスに対する
信頼性の向上を図るために、例えば、シリコン樹脂やエ
ポキシ樹脂等の樹脂ポッティング材にて封止するのが望
ましい。
【0070】上記の実装に際しては、上記半導体素子5
の図示しない信号パッド及びGNDパッドは、図2に示
すように、下部誘電体層基板6の上面に形成された上面
グランドメタルパターン4にワイヤ6aにより接続さ
れ、前述したように、下部誘電体層基板6の側面に形成
された端面ビア13を通して下部誘電体層基板6の下面
に形成された下面グランドメタルパターン8に接続され
るようになっている。そして、この半導体素子5の図示
しないGNDパッドにワイヤ6aにより接続された上面
グランドメタルパターン4は、下部誘電体層基板6の外
周にも延びてグランドメタルパターンとしての機能を果
たし、接地電位を有するようになっている。そして、こ
のグランドメタルパターンの部分に上記金属カバー1の
エッジ部が接触するものとなっている。
の図示しない信号パッド及びGNDパッドは、図2に示
すように、下部誘電体層基板6の上面に形成された上面
グランドメタルパターン4にワイヤ6aにより接続さ
れ、前述したように、下部誘電体層基板6の側面に形成
された端面ビア13を通して下部誘電体層基板6の下面
に形成された下面グランドメタルパターン8に接続され
るようになっている。そして、この半導体素子5の図示
しないGNDパッドにワイヤ6aにより接続された上面
グランドメタルパターン4は、下部誘電体層基板6の外
周にも延びてグランドメタルパターンとしての機能を果
たし、接地電位を有するようになっている。そして、こ
のグランドメタルパターンの部分に上記金属カバー1の
エッジ部が接触するものとなっている。
【0071】また、上記の半導体素子5の図示しない信
号パッド及びGNDパッドは、同図に示すように、上部
誘電体層基板2の上面に形成された伝送線路3・3にも
ワイヤ6aにより接続されている。この上部誘電体層基
板2に形成された伝送線路3・3は、図1に示すよう
に、下部誘電体層基板6の上面縁部及び側面部に金属材
料等にて形成された伝送線路3・3と電気的に接続さ
れ、下部誘電体層基板6の側面からの外部への出力取出
しが可能となっている。
号パッド及びGNDパッドは、同図に示すように、上部
誘電体層基板2の上面に形成された伝送線路3・3にも
ワイヤ6aにより接続されている。この上部誘電体層基
板2に形成された伝送線路3・3は、図1に示すよう
に、下部誘電体層基板6の上面縁部及び側面部に金属材
料等にて形成された伝送線路3・3と電気的に接続さ
れ、下部誘電体層基板6の側面からの外部への出力取出
しが可能となっている。
【0072】ここで、本実施の形態では、上部誘電体層
基板2の外周形状は、下部誘電体層基板6の上面グラン
ドメタルパターン4の外周形状に対して、金属カバー1
の厚み分以上に小さく形成されている。
基板2の外周形状は、下部誘電体層基板6の上面グラン
ドメタルパターン4の外周形状に対して、金属カバー1
の厚み分以上に小さく形成されている。
【0073】これにより、上部誘電体層基板2を覆う金
属カバー1のエッジ部が下部誘電体層基板6の上面グラ
ンドメタルパターン4の周辺部に直接接触し、かつ電気
的に接続される。
属カバー1のエッジ部が下部誘電体層基板6の上面グラ
ンドメタルパターン4の周辺部に直接接触し、かつ電気
的に接続される。
【0074】すなわち、上記の金属カバー1は、図1に
示すように、長方形の下部誘電体層基板6と同じ長方形
の平面を有しており、下側が開放された箱状のカバーと
なっている。
示すように、長方形の下部誘電体層基板6と同じ長方形
の平面を有しており、下側が開放された箱状のカバーと
なっている。
【0075】そして、金属カバー1の一対向側面に、下
方へ向かう突起部15・15がそれぞれ形成されてお
り、これら突起部15・15は、下部誘電体層基板6の
端面ビア13と接触されるものとなっている。
方へ向かう突起部15・15がそれぞれ形成されてお
り、これら突起部15・15は、下部誘電体層基板6の
端面ビア13と接触されるものとなっている。
【0076】また、金属カバー1の他方の対向側面に
は、切り欠き部16が形成されおり、この切り欠き部1
6は、金属カバー1が下部誘電体層基板6における伝送
線路3・3及び上部誘電体層基板2における伝送線路3
・3に接触しないように形成されているものである。
は、切り欠き部16が形成されおり、この切り欠き部1
6は、金属カバー1が下部誘電体層基板6における伝送
線路3・3及び上部誘電体層基板2における伝送線路3
・3に接触しないように形成されているものである。
【0077】また、金属カバー1の下端縁は、図2に示
すように、下部誘電体層基板6の下端と一致するように
カバーされるものとなっている。
すように、下部誘電体層基板6の下端と一致するように
カバーされるものとなっている。
【0078】これによって、この高周波電力増幅器モジ
ュール10は、10mm×10mm×1.8mmの小型
モジュールとなっている。
ュール10は、10mm×10mm×1.8mmの小型
モジュールとなっている。
【0079】上記構成を有する高周波電力増幅器モジュ
ール10における熱の移動について説明する。
ール10における熱の移動について説明する。
【0080】図2に示すように、半導体素子5から発熱
した熱は、先ず、下部誘電体層基板6の直下に形成され
たビアホール7…を通って下部誘電体層基板6の下面グ
ランドメタルパターン8に移動し、下面グランドメタル
パターン8から外部へ放熱される。
した熱は、先ず、下部誘電体層基板6の直下に形成され
たビアホール7…を通って下部誘電体層基板6の下面グ
ランドメタルパターン8に移動し、下面グランドメタル
パターン8から外部へ放熱される。
【0081】一方、もう一つの熱が伝達する経路とし
て、図3に示すように、半導体素子5から発熱した熱
は、半導体素子5が載置された下部誘電体層基板6の上
面グランドメタルパターン4の全域に広がり、その周辺
部に直接接合されている金属カバー1に伝わり、金属カ
バー1の全域より放熱される。また、このとき、上面グ
ランドメタルパターン4の全域に広がった熱は、下部誘
電体層基板6における端面ビア13を通して下部誘電体
層基板6の下面グランドメタルパターン8にも移動し、
この下面グランドメタルパターン8から外部へ放熱され
る。
て、図3に示すように、半導体素子5から発熱した熱
は、半導体素子5が載置された下部誘電体層基板6の上
面グランドメタルパターン4の全域に広がり、その周辺
部に直接接合されている金属カバー1に伝わり、金属カ
バー1の全域より放熱される。また、このとき、上面グ
ランドメタルパターン4の全域に広がった熱は、下部誘
電体層基板6における端面ビア13を通して下部誘電体
層基板6の下面グランドメタルパターン8にも移動し、
この下面グランドメタルパターン8から外部へ放熱され
る。
【0082】この熱の伝達経路から分かることは、金属
カバー1のエッジ部と下部誘電体層基板6における上面
グランドメタルパターン4の周辺部との接合面積はでき
るだけ広くすることが望ましい。
カバー1のエッジ部と下部誘電体層基板6における上面
グランドメタルパターン4の周辺部との接合面積はでき
るだけ広くすることが望ましい。
【0083】以上により、金属カバー1が下部誘電体層
基板6の上面グランドメタルパターン4に直接実装でき
るように外形が小さくした上部誘電体層基板2を形成
し、金属カバー1を半導体素子5が実装されている下部
誘電体層基板6の上に形成されたメタルパターン4にで
きるだけ広い接合面積で直接実装することにより、熱が
伝導する経路が広くなり、効率的に金属カバーに熱を伝
えることができ、放熱効果が向上する。
基板6の上面グランドメタルパターン4に直接実装でき
るように外形が小さくした上部誘電体層基板2を形成
し、金属カバー1を半導体素子5が実装されている下部
誘電体層基板6の上に形成されたメタルパターン4にで
きるだけ広い接合面積で直接実装することにより、熱が
伝導する経路が広くなり、効率的に金属カバーに熱を伝
えることができ、放熱効果が向上する。
【0084】このように、本実施の形態の高周波電力増
幅器モジュール10には、半導体素子5と、この半導体
素子5を表面に実装する下部誘電体層基板6と、半導体
素子5を収容するためのキャビティ9を有して下部誘電
体層基板6上に設けられる上部誘電体層基板2と、これ
ら半導体素子5及び上部誘電体層基板2を覆う金属カバ
ー1とを有する一方、下部誘電体層基板6の表面には、
半導体素子5の入力及び出力信号を引き出すための伝送
線路3・3と、この伝送線路3・3とは絶縁されかつこ
の下部誘電体層基板6の表面の略全面を覆う被覆されな
い上面グランドメタルパターン4とが設けられている。
幅器モジュール10には、半導体素子5と、この半導体
素子5を表面に実装する下部誘電体層基板6と、半導体
素子5を収容するためのキャビティ9を有して下部誘電
体層基板6上に設けられる上部誘電体層基板2と、これ
ら半導体素子5及び上部誘電体層基板2を覆う金属カバ
ー1とを有する一方、下部誘電体層基板6の表面には、
半導体素子5の入力及び出力信号を引き出すための伝送
線路3・3と、この伝送線路3・3とは絶縁されかつこ
の下部誘電体層基板6の表面の略全面を覆う被覆されな
い上面グランドメタルパターン4とが設けられている。
【0085】ところで、従来の高周波電力増幅器モジュ
ールにおいては、金属カバー1の上面グランドメタルパ
ターン4への接触面積が少ないために、熱拡散効率が悪
いという問題点を有していた。
ールにおいては、金属カバー1の上面グランドメタルパ
ターン4への接触面積が少ないために、熱拡散効率が悪
いという問題点を有していた。
【0086】そこで、本実施の形態では、金属カバー1
は、下部誘電体層基板6の表面に設けられた上面グラン
ドメタルパターン4に略全周囲にわたって直接接触され
ている。
は、下部誘電体層基板6の表面に設けられた上面グラン
ドメタルパターン4に略全周囲にわたって直接接触され
ている。
【0087】このため、金属カバー1の上面グランドメ
タルパターン4への接触面積が増加し、半導体素子5か
ら発生する熱を広範囲の上面グランドメタルパターン4
を通して金属カバー1に逃すことができる。
タルパターン4への接触面積が増加し、半導体素子5か
ら発生する熱を広範囲の上面グランドメタルパターン4
を通して金属カバー1に逃すことができる。
【0088】すなわち、金属カバー1の上面グランドメ
タルパターン4への接触が少ない場合には、半導体素子
5からの伝熱は、金属カバー1への対流又は輻射によっ
て行われ、伝導に比較して効率が悪い。
タルパターン4への接触が少ない場合には、半導体素子
5からの伝熱は、金属カバー1への対流又は輻射によっ
て行われ、伝導に比較して効率が悪い。
【0089】そこで、熱伝導率の高い上面グランドメタ
ルパターン4の広範囲を通して金属カバー1に熱を効率
的に逃がすことにより、金属カバー1からの高い放熱効
果を得ることができる。
ルパターン4の広範囲を通して金属カバー1に熱を効率
的に逃がすことにより、金属カバー1からの高い放熱効
果を得ることができる。
【0090】したがって、放熱性に優れた高周波電力増
幅器モジュール10を提供することができる。
幅器モジュール10を提供することができる。
【0091】また、このように、金属カバー1からの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、半導体素子5の動作特
性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いの
で周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導
体素子5の使用温度範囲の拡大を実現することができ
る。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、半導体素子5の動作特
性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いの
で周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導
体素子5の使用温度範囲の拡大を実現することができ
る。
【0092】また、本実施の形態の高周波電力増幅器モ
ジュール10では、下部誘電体層基板6に形成された伝
送線路3・3は被覆されない導電性にてなるとともに、
金属カバー1には、この金属カバー1と下部誘電体層基
板6の伝送線路3・3との接触を回避する切り欠き部1
6が形成されている。
ジュール10では、下部誘電体層基板6に形成された伝
送線路3・3は被覆されない導電性にてなるとともに、
金属カバー1には、この金属カバー1と下部誘電体層基
板6の伝送線路3・3との接触を回避する切り欠き部1
6が形成されている。
【0093】このため、金属カバー1に形成されたこの
切り欠き部16によって、金属カバー1と下部誘電体層
基板6の被覆されない伝送線路3・3との接触による電
気的短絡を防止することができる。
切り欠き部16によって、金属カバー1と下部誘電体層
基板6の被覆されない伝送線路3・3との接触による電
気的短絡を防止することができる。
【0094】また、本実施の形態の高周波電力増幅器モ
ジュール10では、上面グランドメタルパターン4は、
下部誘電体層基板6の上面における略全面に金属が蒸着
されてなりかつ半導体素子5を接地させるためのグラン
ドメタルパターンとして形成されている。
ジュール10では、上面グランドメタルパターン4は、
下部誘電体層基板6の上面における略全面に金属が蒸着
されてなりかつ半導体素子5を接地させるためのグラン
ドメタルパターンとして形成されている。
【0095】このため、金属カバー1をこのグランドメ
タルパターンに接触させることによって、金属カバー1
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子5の静電気対策がより強化される。
タルパターンに接触させることによって、金属カバー1
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子5の静電気対策がより強化される。
【0096】また、本実施の形態の高周波電力増幅器モ
ジュール10では、半導体モジュールは、高周波電力用
の半導体素子5を搭載した高周波電力増幅器モジュール
10としてなっている。
ジュール10では、半導体モジュールは、高周波電力用
の半導体素子5を搭載した高周波電力増幅器モジュール
10としてなっている。
【0097】このため、発熱が大きく、放熱が限られて
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュール10に特に有用となる。
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュール10に特に有用となる。
【0098】また、本実施の形態では、上面グランドメ
タルパターン4の周囲に、金属カバー1の接触部分を形
成したものとなっている。
タルパターン4の周囲に、金属カバー1の接触部分を形
成したものとなっている。
【0099】これによって、金属カバー1の形状に沿う
ので、簡易にかつ効率良く、半導体素子5から金属カバ
ー1へ熱伝導を行い、金属カバー1からの熱放散を向上
することができる。
ので、簡易にかつ効率良く、半導体素子5から金属カバ
ー1へ熱伝導を行い、金属カバー1からの熱放散を向上
することができる。
【0100】〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図4及び図5に基づい
て説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜
上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機
能を有する部材については、同一の符号を付し、その説
明を省略する。また、前記実施の形態1の各種の特徴点
については、本実施の形態についても組み合わせて適用
し得るものとする。
て説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜
上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機
能を有する部材については、同一の符号を付し、その説
明を省略する。また、前記実施の形態1の各種の特徴点
については、本実施の形態についても組み合わせて適用
し得るものとする。
【0101】前記実施の形態1における高周波電力増幅
器モジュール10では、金属カバー1の表面は平面状の
ものを使用していたが、この金属カバー1の表面は、必
ずしもこれに限らず、例えば、金属カバー1の表面を放
熱フィン状に凹凸を形成することが可能である。
器モジュール10では、金属カバー1の表面は平面状の
ものを使用していたが、この金属カバー1の表面は、必
ずしもこれに限らず、例えば、金属カバー1の表面を放
熱フィン状に凹凸を形成することが可能である。
【0102】すなわち、本実施の形態の高周波電力増幅
器モジュール20は、導電性カバーとしての金属カバー
1以外の構造は、前記実施の形態1と同様であるが、本
実施の形態の金属カバー1には、図4及び図5に示すよ
うに、深さ0.5mmの放熱フィン21…が1mm間隔
毎に例えば5個形成されている。なお、金属カバー1の
放熱フィン21…のフィンの数、サイズ、形状は、外気
との接合面積が増えるものであれば、特に限定しない。
器モジュール20は、導電性カバーとしての金属カバー
1以外の構造は、前記実施の形態1と同様であるが、本
実施の形態の金属カバー1には、図4及び図5に示すよ
うに、深さ0.5mmの放熱フィン21…が1mm間隔
毎に例えば5個形成されている。なお、金属カバー1の
放熱フィン21…のフィンの数、サイズ、形状は、外気
との接合面積が増えるものであれば、特に限定しない。
【0103】上記の構成を備えた高周波電力増幅器モジ
ュール20とすることにより、金属カバー1は、空気が
接する表面積が増えるため、外気への放熱経路が広が
り、放熱効果が向上する。
ュール20とすることにより、金属カバー1は、空気が
接する表面積が増えるため、外気への放熱経路が広が
り、放熱効果が向上する。
【0104】また、金属カバー1の表面も放熱性を向上
させるために、例えば、黒色に着色する当の処理を施し
ても良い。
させるために、例えば、黒色に着色する当の処理を施し
ても良い。
【0105】このように、本実施の形態の高周波電力増
幅器モジュール20では、金属カバー1は、フィン状の
凹凸形状からなる放熱フィン21…を有している。
幅器モジュール20では、金属カバー1は、フィン状の
凹凸形状からなる放熱フィン21…を有している。
【0106】このため、フィン状の凹凸形状を備えた放
熱フィン21…によって金属カバー1の熱放散面積を増
大することができるので、放熱性に優れた高周波電力増
幅器モジュール10を提供することができる。
熱フィン21…によって金属カバー1の熱放散面積を増
大することができるので、放熱性に優れた高周波電力増
幅器モジュール10を提供することができる。
【0107】また、このように、金属カバー1からの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、半導体素子5の動作特
性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いの
で周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導
体素子5の使用温度範囲の拡大を実現することができ
る。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、半導体素子5の動作特
性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いの
で周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導
体素子5の使用温度範囲の拡大を実現することができ
る。
【0108】また、本実施の形態の高周波電力増幅器モ
ジュール20では、金属カバー1は、下部誘電体層基板
6の表面に設けられた上面グランドメタルパターン4に
略全周囲にわたって直接接触されているとともに、この
金属カバー1は、フィン状の凹凸形状の放熱フィン21
…を有している。
ジュール20では、金属カバー1は、下部誘電体層基板
6の表面に設けられた上面グランドメタルパターン4に
略全周囲にわたって直接接触されているとともに、この
金属カバー1は、フィン状の凹凸形状の放熱フィン21
…を有している。
【0109】このため、金属カバー1が、下部誘電体層
基板6の表面に設けられた上面グランドメタルパターン
4に略全周囲にわたって直接接触されていることによっ
て、金属カバー1の上面グランドメタルパターン4への
接触面積が増加し、半導体素子5から発生する熱を上面
グランドメタルパターン4を介して金属カバー1に熱を
逃すことができるので、熱伝導率の高い上面グランドメ
タルパターン4を介して熱を効率的に逃がすことによ
り、金属カバー1からの高い放熱効果を得ることができ
る。
基板6の表面に設けられた上面グランドメタルパターン
4に略全周囲にわたって直接接触されていることによっ
て、金属カバー1の上面グランドメタルパターン4への
接触面積が増加し、半導体素子5から発生する熱を上面
グランドメタルパターン4を介して金属カバー1に熱を
逃すことができるので、熱伝導率の高い上面グランドメ
タルパターン4を介して熱を効率的に逃がすことによ
り、金属カバー1からの高い放熱効果を得ることができ
る。
【0110】また、フィン状の凹凸形状の放熱フィン2
1…によって、金属カバー1の熱放散面積を増大するこ
とができる。
1…によって、金属カバー1の熱放散面積を増大するこ
とができる。
【0111】この結果、両者を合わせた構成とすること
により、放熱性にさらに優れた高周波電力増幅器モジュ
ール20を提供することができ、従来よりも大幅に放熱
効果が向上できる。
により、放熱性にさらに優れた高周波電力増幅器モジュ
ール20を提供することができ、従来よりも大幅に放熱
効果が向上できる。
【0112】また、このように、金属カバー1からの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子5
の動作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果
が高いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能とな
り、半導体素子5の使用温度範囲の拡大を確実に実現す
ることができる。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子5の高熱化
を抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子5
の動作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果
が高いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能とな
り、半導体素子5の使用温度範囲の拡大を確実に実現す
ることができる。
【0113】また、本実施の形態の高周波電力増幅器モ
ジュール20では、金属カバー1には、放熱性の良い例
えば黒色等の色彩が施されている。
ジュール20では、金属カバー1には、放熱性の良い例
えば黒色等の色彩が施されている。
【0114】このため、金属カバー1の放熱効果をさら
に向上させることができる。
に向上させることができる。
【0115】
【発明の効果】本発明の半導体モジュールは、以上のよ
うに、上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基
板の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に
対して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成され
ている一方、導電性カバーは、下部誘電体層基板の表面
に設けられた導電性配線層に略全周囲にわたって直接接
触されているものである。
うに、上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基
板の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に
対して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成され
ている一方、導電性カバーは、下部誘電体層基板の表面
に設けられた導電性配線層に略全周囲にわたって直接接
触されているものである。
【0116】それゆえ、導電性カバーの導電性配線層へ
の接触面積が増加し、半導体素子から発生する熱を広範
囲の導電性配線層を通して導電性カバーに逃すことがで
き、導電性カバーからの高い放熱効果を得ることができ
る。
の接触面積が増加し、半導体素子から発生する熱を広範
囲の導電性配線層を通して導電性カバーに逃すことがで
き、導電性カバーからの高い放熱効果を得ることができ
る。
【0117】したがって、放熱性に優れた半導体モジュ
ールを提供することができるという効果を奏する。
ールを提供することができるという効果を奏する。
【0118】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができるという
効果を奏する。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができるという
効果を奏する。
【0119】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有し
ているものである。
のように、導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有し
ているものである。
【0120】それゆえ、フィン状の凹凸形状によって導
電性カバーの熱放散面積を増大することができるので、
放熱性に優れた半導体モジュールを提供することができ
るという効果を奏する。
電性カバーの熱放散面積を増大することができるので、
放熱性に優れた半導体モジュールを提供することができ
るという効果を奏する。
【0121】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができるという
効果を奏する。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、半導体素子の動作特性及
び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高いので周
囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、半導体素
子の使用温度範囲の拡大を実現することができるという
効果を奏する。
【0122】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、上記上部誘電体層基板の外周形状 は、下部誘
電体層基板の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外
周形状に対して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく
形成されている一方、導電性カバーは、下部誘電体層基
板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわたっ
て直接接触されているとともに、上記導電性カバーは、
フィン状の凹凸形状を有しているものである。
のように、上記上部誘電体層基板の外周形状 は、下部誘
電体層基板の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外
周形状に対して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく
形成されている一方、導電性カバーは、下部誘電体層基
板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわたっ
て直接接触されているとともに、上記導電性カバーは、
フィン状の凹凸形状を有しているものである。
【0123】それゆえ、導電性カバーが、下部誘電体層
基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわた
って直接接触されていることによって、導電性カバーの
導電性配線層への接触面積が増加し、半導体素子から発
生する熱を導電性配線層を介して逃すことができるの
で、熱伝導率の高い導電性配線層を介して導電性カバー
に熱を効率的に逃がすことにより、導電性カバーからの
高い放熱効果を得ることができる。
基板の表面に設けられた導電性配線層に略全周囲にわた
って直接接触されていることによって、導電性カバーの
導電性配線層への接触面積が増加し、半導体素子から発
生する熱を導電性配線層を介して逃すことができるの
で、熱伝導率の高い導電性配線層を介して導電性カバー
に熱を効率的に逃がすことにより、導電性カバーからの
高い放熱効果を得ることができる。
【0124】また、フィン状の凹凸形状によって、導電
性カバーの熱放散面積を増大することができる。
性カバーの熱放散面積を増大することができる。
【0125】この結果、さらに、放熱性に優れた半導体
モジュールを提供することができるという効果を奏す
る。
モジュールを提供することができるという効果を奏す
る。
【0126】また、このように、導電性カバーからの高
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子の動
作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高
いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、
半導体素子の使用温度範囲の拡大を確実に実現すること
ができるという効果を奏する。
い放熱効果を得ることによって、半導体素子の高熱化を
抑えることができ、その結果、さらに、半導体素子の動
作特性及び信頼性を向上させるとともに、放熱効果が高
いので周囲温度が今以上の高温度でも使用可能となり、
半導体素子の使用温度範囲の拡大を確実に実現すること
ができるという効果を奏する。
【0127】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、下部
誘電体層基板に形成された配線層は被覆されない導電性
配線層にてなるとともに、導電性カバーには、この導電
性カバーと下部誘電体層基板の配線層との接触を回避す
る切り欠き部が形成されているものである。
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、下部
誘電体層基板に形成された配線層は被覆されない導電性
配線層にてなるとともに、導電性カバーには、この導電
性カバーと下部誘電体層基板の配線層との接触を回避す
る切り欠き部が形成されているものである。
【0128】それゆえ、導電性カバーに形成されたこの
切り欠き部によって、導電性カバーと下部誘電体層基板
の被覆されない導電性にてなる配線層との接触による電
気的短絡を防止することができるという効果を奏する。
切り欠き部によって、導電性カバーと下部誘電体層基板
の被覆されない導電性にてなる配線層との接触による電
気的短絡を防止することができるという効果を奏する。
【0129】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、導電
性配線層は、下部誘電体層基板の上面における略全面に
金属が蒸着されてなりかつ半導体素子を接地させるため
のグランドメタルパターンとして形成されているもので
ある。
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、導電
性配線層は、下部誘電体層基板の上面における略全面に
金属が蒸着されてなりかつ半導体素子を接地させるため
のグランドメタルパターンとして形成されているもので
ある。
【0130】それゆえ、導電性カバーをこのグランドメ
タルパターンに接触させることによって、導電性カバー
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子の静電気対策がより強化されるという効
果を奏する。
タルパターンに接触させることによって、導電性カバー
も接地電位となり、シールド効果が強化できるととも
に、半導体素子の静電気対策がより強化されるという効
果を奏する。
【0131】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、導電
性カバーには、放熱性の良い色彩が施されているもので
ある。
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、導電
性カバーには、放熱性の良い色彩が施されているもので
ある。
【0132】それゆえ、導電性カバーの放熱効果を向上
させることができる。
させることができる。
【0133】また、本発明の半導体モジュールは、以上
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、半導
体モジュールは、高周波電力用半導体素子を搭載した高
周波電力増幅器モジュールであるものである。
のように、上記記載の半導体モジュールにおいて、半導
体モジュールは、高周波電力用半導体素子を搭載した高
周波電力増幅器モジュールであるものである。
【0134】それゆえ、発熱が大きく、放熱が限られて
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュールに特に有用となるという効果を奏する。
いる携帯用通信機器等に使用される高周波電力増幅器モ
ジュールに特に有用となるという効果を奏する。
【図1】本発明における高周波電力増幅器モジュールの
実施の一形態を示す分解斜視図である。
実施の一形態を示す分解斜視図である。
【図2】上記高周波電力増幅器モジュールを示す断面図
である。
である。
【図3】上記高周波電力増幅器モジュールにおける熱の
拡散の仕方を示す斜視図である。
拡散の仕方を示す斜視図である。
【図4】本発明における高周波電力増幅器モジュールの
他の実施の形態を示すものであり、金属カバーに放熱フ
ィンを有する場合を示す分解斜視図である。
他の実施の形態を示すものであり、金属カバーに放熱フ
ィンを有する場合を示す分解斜視図である。
【図5】上記金属カバーに放熱フィンを有する高周波電
力増幅器モジュールの熱の拡散の仕方を示す断面図であ
る。
力増幅器モジュールの熱の拡散の仕方を示す断面図であ
る。
【図6】従来の高周波電力増幅器モジュールを示す分解
斜視図である。
斜視図である。
【図7】上記高周波電力増幅器モジュールにおける熱の
拡散の仕方を示す断面図である。
拡散の仕方を示す断面図である。
【図8】上記高周波電力増幅器モジュールにおける熱の
拡散の仕方を示す斜視図である。
拡散の仕方を示す斜視図である。
【図9】従来の他の高周波電力増幅器モジュールを示す
ものであり、(a)は上から見下ろした斜視図、(b)
は下から見上げた斜視図である。
ものであり、(a)は上から見下ろした斜視図、(b)
は下から見上げた斜視図である。
1 金属カバー(導電性カバー)
2 上部誘電体層基板
3 伝送線路(配線層)
4 上面グランドメタルパターン(導電性配線層)
5 半導体素子
6 下部誘電体層基板
6a ワイヤ
7 ビアホール
8 下面グランドメタルパターン
9 キャビティ(収容貫通穴)
10 高周波電力増幅器モジュール(半導体モジュー
ル) 13 端面ビア 15 突起部 16 切り欠き部 20 高周波電力増幅器モジュール(半導体モジュー
ル) 21 放熱フィン(フィン状の凹凸形状)
ル) 13 端面ビア 15 突起部 16 切り欠き部 20 高周波電力増幅器モジュール(半導体モジュー
ル) 21 放熱フィン(フィン状の凹凸形状)
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01L 23/02
H01L 23/12
H01L 23/34 - 23/36
Claims (7)
- 【請求項1】半導体素子と、上記半導体素子を表面に実
装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子を収容する
ための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層基板上に設
けられる上部誘電体層基板と、これら半導体素子及び上
部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有する一方、 上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子の入力及
び出力信号を引き出すための配線層と、上記配線層とは
絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆う被覆さ
れない導電性配線層とが設けられた半導体モジュールに
おいて、上記上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基板
の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に対
して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成されて
いる一方、 上記導電性カバーは、下部誘電体層基板の表面に設けら
れた導電性配線層に略全周囲にわたって直接接触されて
いることを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項2】半導体素子と、上記半導体素子を表面に実
装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子を収容する
ための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層基板上に設
けられる上部誘電体層基板と、これら半導体素子及び上
部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有する一方、 上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子の入力及
び出力信号を引き出すための配線層と、上記配線層とは
絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆う導電性
配線層とが設けられた半導体モジュールにおいて、 上記導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有している
ことを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項3】半導体素子と、上記半導体素子を表面に実
装する下部誘電体層基板と、上記半導体素子を収容する
ための収容貫通穴を有して上記下部誘電体層基板上に設
けられる上部誘電体層基板と、これら半導体素子及び上
部誘電体層基板を覆う導電性カバーとを有する一方、 上記下部誘電体層基板の表面には、半導体素子の入力及
び出力信号を引き出すための配線層と、上記配線層とは
絶縁されかつこの下部誘電体層基板の表面を覆う被覆さ
れない導電性配線層とが設けられた半導体モジュールに
おいて、上記上部誘電体層基板の外周形状は、下部誘電体層基板
の表面を覆う被覆されない導電性配線層の外周形状に対
して上記導電性カバーの厚み分以上に小さく形成されて
いる一方。 上記導電性カバーは、下部誘電体層基板の表面に設けら
れた導電性配線層に略全周囲にわたって直接接触されて
いるとともに、 上記導電性カバーは、フィン状の凹凸形状を有している
ことを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項4】下部誘電体層基板に形成された配線層は被
覆されない導電性配線層にてなるとともに、 導電性カバーには、この導電性カバーと下部誘電体層基
板の配線層との接触を回避する切り欠き部が形成されて
いることを特徴とする請求項1、2又は3記載の半導体
モジュール。 - 【請求項5】導電性配線層は、下部誘電体層基板の上面
における略全面に金属が蒸着されてなりかつ半導体素子
を接地させるためのグランドメタルパターンとして形成
されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載の半導体モジュール。 - 【請求項6】導電性カバーには、放熱性の良い色彩が施
されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
項に記載の半導体モジュール。 - 【請求項7】半導体モジュールは、高周波電力用半導体
素子を搭載した高周波電力増幅器モジュールであること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導
体モジュール。
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